2 Описание работы стенда

2.1 Описание устройства стенда

Аппаратная часть стенда состоит из персонального компьютера (ПК) и измерительного блока (ИБ), к которому подключаются магнитные преобразователи (МП), представляющие собой кольцевые образцы магнитомягких материалов с намагничивающей и измерительной обмотками. Измерительный блок включает в себя усилитель намагничивания (УН) и интегрирующий усилитель (ИУ), которые используются, соответственно, для формирования напряженности магнитного поля и преобразования сигнала магнитной индукции в образце, а также микропроцессорное устройство контроллера. Управление измерительным блоком и обработка измерительной информации производится персональным компьютером, подключаемым к измерительному блоку с помощью интерфейсного модуля через порт USB. Внешний вид стенда представлен на рисунке 2.1. Образцы исследуемых материалов подключаются к ИБ через гнезда, установленные на передней панели блока.

2.2 Структурная схема измерений

Структурная схема измерений представлена на рисунке 2.2.

Цифровой синтезатор сигналов модуля контроллера формирует синусоидальное напряжение в диапазоне частот 10‑2000 Гц. Переменное напряжение поступает на вход УН, к выходу которого подключена намагничивающая обмотка МП. МП представляет собой образец исследуемого магнитного материала в форме кольца с намотанными на него двумя обмотками: намагничивающей обмоткой 1 и измерительной обмоткой 2. Напряженность магнитного поля в материале определяется током I в намагничивающей обмотке по формуле: H=In, где n – плотность витков обмотки 1 (количество витков /м). Значение тока намагничивания и, следовательно, напряженности поля в образце определяется по значению падения напряжения на измерительном резисторе R, который включается последовательно с обмоткой 1.

Напряжение с измерительного резистора подается на один из входов АЦП контроллера. Амплитуда и частота напряженности поля устанавливается программно с помощью элементов регулировки программного интерфейса.

ЭДС, наводимая в измерительной обмотке 2 МП, пропорциональна производной от индукции магнитного поля B в исследуемом образце. Напряжение обмотки 2 интегрируется ИУ, на выходе которого напряжение измерительного сигнала пропорционально уже непосредственно В. Напряжение с выхода ИУ подается на второй вход АЦП. Таким образом, в ПК поступает информация о напряженности Н, индукции В магнитного поля в исследуемом образце и их частоте, на основании которой осуществляется построение кривых намагничивания и расчет всех магнитных параметров материалов.

3 Описание интерфейса пользователя

3.1 Основное окно программы

Программа общения с пользователем организована как работа за классическим измерительным стендом, оснащенным различными источниками воздействия и регистрирующими измерительными приборами. Можно сказать, что эти устройства реально реализованы в измерительном блоке, но не имеют отдельных корпусов и индицирующих устройств. Последние представлены только на экране компьютера.

Основное окно программы общения с пользователем показано на рисунке 3.1.

Программное обеспечение построено по принципу многооконного интерфейса. Центральное место занимает окно с упрощенными схемами измерений, которые реализованы в реальном измерительном блоке. Таких схем может быть три.

На каждой схеме присутствует свой набор управляющих и регистрирующих инструментов. Внешний вид приборных панелей, естественно, отличается от реально существующих приборов (рисунки 3.2 и 3.3). Более того, на них есть специальные кнопки, которых в принципе не бывает на реальных устройствах: например, кнопка «Справка» , позволяющая получить справочную информацию о данном приборе.